JP6060890B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測する流量計測装置に関する。

従来、インジェクタから噴射された燃料の噴射量を計測する噴射量計測装置が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１の噴射量計測装置では、燃料で満たされた密閉容器内に、インジェクタから燃料を噴射させ、その噴射により上昇した圧力分だけ密閉容器から燃料を排出させ、排出させた燃料の流量を計測する。これによって密閉容器に噴射された燃料の噴射量を計測することができる。

特許第２８０６０１９号公報

噴射量計測装置では、一つのインジェクタにつき、インジェクタの噴射圧および開弁時間からなる計測条件を複数設定し、この計測条件を連続的に切り替えながらインジェクタの噴射量を計測する場合がある。各計測条件は、インジェクタの噴射圧および開弁時間のいずれかが異なるため、その狙い噴射量は異なる。

ところで、コモンレール式燃料噴射システムを採用した噴射量計測装置が存在する。このような噴射量計測装置では、コモンレールからインジェクタに燃料が供給されるため、インジェクタの噴射圧はコモンレール内の圧力に等しい。このため、コモンレール内の圧力が目標圧力値で安定するように、コモンレールに燃料を供給する供給ポンプの吐出量を制御する必要がある。その制御方法としては、従来、コモンレールの圧力センサが検出した現在の圧力値と、狙いの圧力値との偏差を利用したＰＩＤフィードバック制御が行われている。

上述のような噴射量計測装置では、計測条件を連続的に切り替える場合、計測条件を切り替えた後、コモンレール内の圧力が目標圧力値で安定するまで計測を待つ必要がある。例えば、インジェクタの噴射圧が等しく、かつ、開弁時間が異なる計測条件を連続的に切り替える場合があるが、この場合も計測条件を切り替えた直後にはコモンレール内の圧力が変動するため、安定するまで計測を待つ必要がある。しかしながら、従来のＰＩＤフィードバック制御では、コモンレール内の現在の圧力値を検知してから、それに対応する制御を行うため、変動した圧力が安定するまでに要する時間が長くなる。その影響は計測の時間効率に及ぶ。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、計測条件を切り替えつつ燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測するときの計測時間を短縮することができる流量計測装置を提供することである。

本発明の流量計測装置は、燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測する流量計測装置であって、与えられる指令値に応じて吐出する燃料の流量が調整される燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧保持し、燃料噴射弁に燃料を供給する蓄圧容器と、燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測する流量計測手段と、を備えている。
また、蓄圧容器の圧力センサが検出した現在の圧力値と目標圧力値との偏差に基づくＰＩＤフィードバック制御により燃料ポンプの吐出量を制御し、蓄圧容器内の圧力値が目標圧力値となるように指令値を演算する制御において、この流量計測装置は、燃料噴射弁の噴射圧および開弁時間を含む計測条件であって、噴射圧は互いに等しく、かつ、開弁時間は互いに異なる複数の計測条件を記憶する記憶手段と、計測条件に基づいて、燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃料噴射弁制御手段と、燃料ポンプに対する指令値に関する演算を行う演算手段と、燃料ポンプを制御するポンプ制御手段と、を備えている。

演算手段は、燃料ポンプが吐出する燃料に流量変化を生じさせるための燃料ポンプに対する指令値の指令変化量であって、計測条件が切り替わったときの噴射量の変化量の予測値である予測変化量に等しい流量変化を生じさせるための指令変化量を演算する。ポンプ制御手段は、計測条件の切り替え時、当該切り替えに対応する指令変化量により補正された補正後指令値を燃料ポンプに与える。
ポンプ制御手段は、所定の制御サイクルでデジタルフィードバック制御を行うものであり、計測条件が切り替わった後、燃料ポンプに対する１回目の制御サイクルにおける指令値として補正後指令値を与え、２回目以降の制御サイクルにおける指令値としてＰＩＤフィードバック制御による指令値を与える。

本発明の流量計測装置では、計測条件の切り替えによって燃料噴射弁の噴射量が変化する。噴射量の予測変化量は、記憶手段が記憶している複数の計測条件に基づいて、計測条件が切り替わったときの噴射量の変化量の予測値として求められる。また、指令変化量は、計測条件の切り替え時、燃料ポンプの吐出量が燃料噴射弁の噴射量の予測変化量と同じだけ変化するように、燃料ポンプを制御するための指令値の変化量として求められる。

ここで、蓄圧容器内の圧力が安定するためには、蓄圧容器からの排出量と蓄圧容器への供給量とが等しくなることが必要である。蓄圧容器からの排出量は燃料噴射弁の噴射量に等しく、蓄圧容器への供給量は燃料ポンプの吐出量に等しい。また、燃料噴射弁から噴射された燃料の流量の計測は、蓄圧容器内の圧力が安定していることが前提である。

本発明の流量計測装置では、計測条件が切り替わったとき、ポンプ制御手段が、演算された変化量により補正された補正後指令値を燃料ポンプに与えることによって、計測条件の切り替え直後における燃料噴射弁の噴射量と燃料ポンプの吐出量とは、切り替え前と同様に等しく保たれる。このため、計測条件の切り替えによる蓄圧容器内の圧力変動は低減される。

したがって、計測条件の切り替え後に蓄圧容器内の圧力が安定するまでの待ち時間が短縮され、計測条件を切り替えつつ燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測するときの計測時間を短縮することが可能になる。

本発明の第１実施形態による流量計測装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による流量計測装置における燃料の流れを説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態による流量計測装置における噴射量計測の流れを示すフローチャートで本発明である。 本発明の第１実施形態による流量計測装置における噴射量計測を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第１実施形態による流量計測装置と比較例とによる計測条件切り替え時のコモンレール圧力を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の流量計測装置は、例えばディーゼルエンジンを対象にしたコモンレール式燃料噴射システムに適用可能である。

（第１実施形態）
本実施形態による流量計測装置の構成について、図１および図２を参照して説明する。流量計測装置１００は、計測対象となるインジェクタ４０から噴射された燃料の噴射量を計測することができる。図１に示すように、流量計測装置１００は、インジェクタ４０に燃料を供給する供給部１０、インジェクタ４０から噴射された燃料の噴射量を計測する計測部２０、および、それらを制御する制御部３０から構成されている。

まず、インジェクタ４０について説明する。インジェクタ４０は、供給された燃料を先端の噴孔から噴射する燃料噴射弁であり、内蔵された弁体によって噴孔を開閉することによって噴射を行う。インジェクタ４０は、制御部３０と電気的に接続されており、制御部３０からの駆動パルスＴＷＶによって開閉駆動される。インジェクタ４０の開弁時間は、制御部３０から出力される駆動パルスＴＷＶの長さによって制御され、これによってインジェクタ４０の噴射量が制御される。

また、本実施形態のインジェクタ４０は、噴孔から燃料を噴射すると共に、リーク流路から燃料をリークする。ここで、インジェクタ４０の１噴射分の噴射量をＱｉｎｊとし、１噴射毎のリーク量をＱｌｅａｋとする（図２参照）。このとき、Ｑｉｎｊ＋ＱｌｅａｋをＯＵＴ流量という。なお、リーク量Ｑｌｅａｋは噴射量Ｑｉｎｊに比べて極微量であり、ＯＵＴ流量の変化量は噴射量Ｑｉｎｊの変化量に対応する。

供給部１０は、燃料ポンプとしての高圧ポンプ１１、蓄圧容器としてのコモンレール１２、および、ＣＲ圧センサ１３を備えており、所定の圧力に高められた燃料をインジェクタ４０に供給する。

高圧ポンプ１１は、燃料を蓄積するタンク（図示せず）から燃料を汲み上げ、加圧し、加圧した燃料をコモンレール１２に供給する。具体的には、高圧ポンプ１１は、モータ、モータに駆動される回転軸を介して往復移動するプランジャ、プランジャの往復により燃料を加圧する加圧室、加圧室へ供給する燃料を調量する調量部、および、加圧室から燃料を吐出する吐出部などから構成されている。

高圧ポンプ１１の調量部は、制御部３０と電気的に接続されおり、制御部３０に印加される電流によって調量弁のリフト量が制御される。調量弁のリフト量が変化すると、調量部から加圧室への流路面積が変化し、高圧ポンプ１１の吐出量が変化する。これによって、コモンレール１２内の圧力が変化する。すなわち、高圧ポンプ１１への印加電流を制御することによって、コモンレール１２内の圧力が調整される。

なお、高圧ポンプ１１への印加電圧はスイッチングが行われる。このため、以下では、高圧ポンプ１１へ電圧を印加したとき流れる電流の平均値を、高圧ポンプ１１への指令値Ｉとして扱う。

また、高圧ポンプ１の回転軸には、図示しないエンコーダが設けられている。エンコーダは、回転軸が１回転するごとに、１個の基準パルス信号と数十個の回転パルス信号とから成るＮＥ信号を発生し、これらの信号を制御部３０に出力する。制御部３０は、ＮＥ信号に基づいて噴射基準信号を生成する。本実施形態では、ＮＥ信号および噴射基準信号に基づいて、以下に説明するＣＲ圧センサ１３および計測圧センサ２２のリセットタイミング、排出電磁弁２３の開弁タイミング、インジェクタ４０の噴射タイミングなどが設定される。

高圧ポンプ１１は、インジェクタ４０の噴射間隔（例えば数十ｍｓ）よりも短い間隔（例えば数ｍｓ）で燃料の吐出を繰り返す。ここで、高圧ポンプ１１が、インジェクタ４０の１噴射毎に（噴射間隔当たりに）吐出する燃料の吐出量をＱｐとする（図２参照）。

コモンレール１２は、高圧ポンプ１１により加圧された燃料を一時的に貯留する。コモンレール１２内に貯留された燃料は、インジェクタ４０の噴射に伴ってコモンレール１２から排出されてインジェクタ４０に供給される。ここで、インジェクタ４０の１噴射毎に（噴射間隔当たりに）、コモンレール１２から排出される燃料の排出量をＱｉとする（図２参照）。

コモンレール１２内の圧力（以下、ＣＲ圧という）は、インジェクタ４０の噴射圧に等しくなる。コモンレール１２にはＣＲ圧センサ１３が取り付けられており、ＣＲ圧センサ１３は、ＣＲ圧に応じた信号を制御部３０に出力する。

計測手段としての計測部２０は、圧力容器２１、計測圧センサ２２、排出電磁弁２３、レギュレータ２４、フィルタ２５、計測流量計２６、および、リーク流量計２７を備えており、インジェクタ４０が圧力容器２１内に噴射した燃料の噴射量を計測する。

圧力容器２１は、液密な所定容積を有し、圧力容器２１に設置されたインジェクタ４０から噴射された燃料を一時的に貯留する。なお、圧力容器２１は、インジェクタ４０の噴射量を計測するよりも以前に燃料で満たされている。

計測圧センサ２２は、圧力容器２１に設けられており、圧力容器２１内の圧力を検出して当該圧力に応じた信号を制御部３０に出力する。

排出電磁弁２３は、圧力容器２１とレギュレータ２４との間に設けられ、制御部３０からの指令信号によって開閉される。排出電磁弁２３が開弁制御されると、圧力容器２１内の燃料はレギュレータ２４に供給される。レギュレータ２４は、供給された燃料圧力が設定圧を上回ると、その上回った圧力分に相当する燃料を排出することによって、圧力容器２１内の圧力をレギュレータ２４の設定圧に保つ。

フィルタ２５は、レギュレータ２４の下流側に設置されており、通過する燃料中の異物等を除去する。計測流量計２６は、フィルタ２５の下流側に設置されており、計測流量計２６本体を通過する燃料の流量を検出し、検出した燃料の流量に応じた信号を制御部３０に出力する。

リーク流量計２７は、インジェクタ４０のリーク流路に設けられている。リーク流量計２７は、インジェクタ４０の噴射と共にインジェクタ４０からリークするリーク燃料の流量を検出し、検出した燃料の流量に応じた信号を制御部３０に出力する。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、フラッシュメモリなどを中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。また、制御部３０は、高圧ポンプ１１、ＣＲ圧センサ１３、インジェクタ４０、計測圧センサ２２、排出電磁弁２３、計測流量計２６、および、リーク流量計２７と電気的に接続されている。なお、制御部３０は、特許請求の範囲の「記憶手段」、「燃料噴射弁制御手段」、「演算手段」、および「ポンプ制御手段」に相当する。

制御部３０は、計測流量計２６が検出した燃料の流量を換算することによって、インジェクタ４０の噴射量Ｑｉｎｊを求めることができる。同様に、リーク流量計２７が検出した燃料の流量を換算することによって、インジェクタ４０のリーク流量Ｑｌｅａｋを求めることができる。また、ＱｉｎｊおよびＱｌｅａｋに基づいてインジェクタ４０のＯＵＴ流量を求めることができる。

また、制御部３０は、ＣＲ圧が設定された目標圧力になるように高圧ポンプ１１を制御することができる。例えば、ＣＲ圧センサ１３が検出したＣＲ圧と、設定された目標圧力との偏差を利用してＰＩＤフィードバック制御を行うことができる。

また、制御部３０は、インジェクタ４０の噴射量計測を行う際、複数の計測条件に基づいた計測が順次行われるように、高圧ポンプ１１およびインジェクタ４０を制御することができる。インジェクタ４０の噴射量計測については、後述にて説明する。

本実施形態において、インジェクタ４０の噴射量を計測するための計測条件は、コモンレール１２の目標圧力（ＣＲ目標圧力）Ｐｃ、インジェクタ４０の開弁時間（ＩＮＪ開弁時間）ＴＱ、および、狙い噴射量Ｑｔｒｇを含んでいる。なお、ＣＲ目標圧力Ｐｃは、インジェクタ４０の目標噴射圧に相当する。インジェクタ４０の開弁時間ＴＱは、上述した駆動パルスＴＷＶのパルス幅に相当する。また、狙い噴射量Ｑｔｒｇは、ＣＲ目標圧力ＰｃおよびＩＮＪ開弁時間ＴＱに基づいて定められた１噴射毎の規格噴射量であり、許容誤差を含む一定範囲の値である。

（事前準備）
本実施形態では、インジェクタ４０の噴射量計測を開始する前に、計測対象のインジェクタ４０および流量計測装置１００を用いて、第１流量特性としての高圧ポンプ１１の流量特性と、第２流量特性としてのインジェクタ４０の流量特性とを実測する。

高圧ポンプ１１の流量特性とは、高圧ポンプ１１への指令値Ｉとしての印加電流の平均値（ｍＡ）と、インジェクタ４０のＯＵＴ流量（ｍｍ³／ｓｔ）との関係であり、以下の式（１）で表される。なお、式（１）中のＡは係数であり、Ｂは定数である。
Ｉ＝Ａ×ＯＵＴ流量＋Ｂ ・・・式（１）

インジェクタ４０の流量特性とは、インジェクタ４０のＯＵＴ流量（ｍｍ³／ｓｔ）と、ＩＮＪ開弁時間ＴＱ（μｓ）との関係であり、以下の式（２）で表される。なお、式（２）中のＣは係数であり、Ｄは定数である。
ＯＵＴ流量＝Ｃ×ＴＱ＋Ｄ ・・・式（２）

式（１）および式（２）において、ＣＲ圧は一定である。
制御部３０は、各計測条件に含まれるＣＲ目標圧力Ｐｃについて、それぞれ式（１）および式（２）を演算し、各式に含まれる係数Ａおよび係数Ｃを記憶する。

（インジェクタ４０の噴射量計測）
以下、流量計測装置１００によるインジェクタ４０の噴射量計測について、図３および図４に基づいて説明する。図３のフローチャートで示す処理は、計測対象となるインジェクタ４０が圧力容器２１に設置されてから開始される。図４のタイムチャートは、第ｎ計測条件から第ｎ＋１計測条件に切り替わる前後の信号を示している。

また、以下では、ＣＲ目標圧力Ｐｃが等しく、かつ、ＩＮＪ開弁時間ＴＱおよび狙い噴射量Ｑｔｒｇが異なる各計測条件に基づく計測を連続的に行う場合について説明する。なお、各計測条件には、計測を行う順番に関する情報も含まれている。

まず、ステップＳ１では、制御部３０が、複数の計測条件を含む条件ファイルを読み込むことによって、供給部１０、計測部２０、およびインジェクタ４０の各条件をそれぞれ設定する。

例えば、供給部１０の条件には、高圧ポンプ１１の回転数、ＣＲ目標圧力Ｐｃ（計測条件）、高圧ポンプ１１のＰＩＤフィードバック制御のためのＰＩＤ係数、高圧ポンプ１１の流量特性（係数Ａ）、および、インジェクタ４０の流量特性（係数Ｃ）が含まれる。なお、本実施形態において、高圧ポンプ１１の回転数は、噴射基準信号を例えば数十ｍｓｅｃごとに発生させる回転数に設定される。
計測部２０の条件には、計測圧センサ２２のリセットタイミング、排出電磁弁２３の開弁タイミング、および、計測条件ごとの噴射の積算回数Ｎが含まれる。
インジェクタ４０の条件には、ＩＮＪ開弁時間ＴＱ（計測条件）、狙い噴射量Ｑｔｒｇ（計測条件）、および噴射タイミングが含まれる。

Ｓ２では、高圧ポンプ１１の駆動、インジェクタ４０の噴射、および、計測部２０の排出電磁弁２３の開閉をそれぞれ開始する。

Ｓ３では、制御部３０は、これから実施すべき計測条件（ＩＮＪ開弁時間ＴＱおよびＣＲ目標圧力Ｐｃ）が成立するよう、インジェクタ４０および高圧ポンプ１１の制御を開始する。

具体的には、制御部３０は、インジェクタ４０に対して開弁時間ＴＱに応じた駆動パルスＴＷＶを出力する。
また、これから実施すべき計測条件が複数の計測条件のうちの１番目の計測条件である場合、制御部３０は、ＣＲ圧がＣＲ目標圧力Ｐｃに達するまで、高圧ポンプ１１に対してＰＩＤフィードバック演算した指令値Ｉを与える。これから実施すべき計測条件が複数の計測条件のうちの２番目以降の計測条件である場合（２回目以降のＳ３の場合）については、後述する。

Ｓ４では、制御部３０は、ＣＲ圧がＣＲ目標圧力Ｐｃで安定しているか否かを判断する。例えば、ＣＲ圧が、「ＣＲ目標圧力Ｐｃ±許容誤差」の範囲に一定時間収まっている場合に安定したと判断する。制御部３０は、ＣＲ圧がＣＲ目標圧力Ｐｃで安定したと判断するまで、この判断を繰り返す。安定したと判断した場合、Ｓ５に移行する。

Ｓ５では、制御部３０は、Ｓ５に移行した後の噴射基準信号の発生後から、計測部２０の出力データを計測値として取り込み始め、インジェクタ４０の噴射量Ｑｉｎｊを計測する。Ｓ５では、１つの計測条件につき、設定された噴射の積算回数Ｎ以上のインジェクタ４０の噴射について、噴射量Ｑｉｎｊを計測する。

第ｎ計測条件の計測中の各動作について、図４を参照して説明する。なお、図４では、図の簡略化のために、ＮＥ信号の信号数を実際よりも減らして示している。

図４に示すように、制御部３０は、噴射基準信号の数ｍｓ前にリセット信号を出力し、噴射基準信号と同時にＩＮＪ駆動信号ＴＷＶを出力する。リセット信号によって、制御部３０は、計測圧センサ２２およびＣＲ圧センサ１３をリセットする。ＩＮＪ駆動信号ＴＷＶによって、インジェクタ４０は燃料を噴射する。

インジェクタ４０の燃料噴射によって、ＣＲ圧は一時的に下降する。制御部３０は、インジェクタの噴射直前にＣＲ圧センサ２２の圧力値を取り込む。制御部３０は、計測中においても、ＣＲ圧がＣＲ目標圧力Ｐｃで安定するように、高圧ポンプ１１に対してＰＩＤフィードバック制御を行っている。ＰＩＤフィードバック制御では、リセット信号の発生時、直前に取り込んだＣＲ圧センサ２２の圧力値に基づいて、高圧ポンプ１１への指令値Ｉを更新可能である。この制御では、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐをインジェクタ４０のＯＵＴ流量と等しく保つことによって、ＣＲ圧を安定させている。

また、インジェクタ４０の燃料噴射によって、圧力容器２１内の圧力は上昇する。制御部３０は、圧力容器２１内の圧力が上昇したときの計測圧センサ２２の圧力値を取り込む。その後、排出電磁弁２３が開弁することによって、レギュレータ２４がインジェクタ４０の噴射により上昇した圧力分の燃料を排出する。排出電磁弁２３の開弁時間は、インジェクタ４０の噴射により上昇した圧力分の燃料を排出することが十分に可能な時間に設定されている。排出電磁弁２３の開弁によって、計測流量計２６は、圧力容器２１から排出された燃料の流量を計測する。また、リーク流量計２７は、インジェクタ４０からリークした燃料の流量を計測する。

制御部３０は、計測圧センサ２２、計測流量計２６、およびリーク流量計２７から入力されたＮ回分のデータに基づいて、インジェクタ４０の噴射量Ｑｉｎｊおよびリーク量Ｑｌｅａｋを算出する。

Ｓ６では、制御部３０は、計測した噴射量Ｑｉｎｊと狙い噴射量Ｑｔｒｇとを比較し、合否規格に基づいて、計測対象であるインジェクタ４０の合否を判定する。

Ｓ７では、制御部３０は、次に実施すべき計測条件があるか否かを判断する。次に実施すべき計測条件がある場合にはＳ８に移行し、ない場合には一連の計測を終了する。

Ｓ８では、現在の計測条件および次に実施すべき計測条件に基づいて、高圧ポンプ１１への指令値の補正値ΔＩを演算する。
以下、現在の計測条件が第ｎ計測条件であり、次に実施すべき第ｎ＋１計測条件が存在する場合の補正値ΔＩの演算方法を説明する。なお、ＣＲ目標圧力Ｐｃは、第ｎ計測条件と第ｎ＋１計測条件との間で等しい値であるが、ＩＮＪ開弁時間ＴＱおよび狙い噴射量Ｑｔｒｇは、第ｎ＋１計測条件の方が第ｎ計測条件よりも小さい値であるとする。

まず、制御部３０は、現在の第ｎ計測条件から次の第ｎ＋１計測条件へ計測条件を切り替えたときの予測変化量ΔＱを求める。予測変化量ΔＱとは、計測条件の切り替え後に変化することが予測されるインジェクタ４０のＯＵＴ流量の変化量（ｍｍ³／ｓｔ）であり、Ｓ１で読み込んだ複数の計測条件に基づいて求められる。

予測変化量ΔＱは、ＩＮＪ開弁時間ＴＱおよびインジェクタ４０の流量特性（係数Ｃ）に基づいて、以下の式（３）により求められる。なお、式（３）では、第ｎ計測条件のＩＮＪ開弁時間ＴＱ（μｓ）をＴＱ（ｎ＋１）と表し、第ｎ＋１計測条件のＩＮＪ開弁時間ＴＱ（μｓ）をＴＱ（ｎ＋１）と表している。
ΔＱ＝Ｃ×（ＴＱ（ｎ＋１）−ＴＱ（ｎ））・・・式（３）

式（３）によれば、計測条件の切り替えによるインジェクタ４０のＯＵＴ流量の変化量（減少量）が予測される。

次に、制御部３０は、高圧ポンプ１１が吐出する燃料に流量変化を生じさせるための高圧ポンプ１１に対する指令値の変化量であって、求めた予測変化量ΔＱに等しい流量変化を生じさせるための指令値の変化量（指令変化量）を演算する。この指令変化量が補正値ΔＩ（ｍＡ）である。補正値ΔＩは、高圧ポンプ１１の流量特性（係数Ａ）に基づいて、以下の式（４）により求められる。
ΔＩ＝Ａ×ΔＱ・・・式（４）
以上の演算により、制御部３０は、補正値ΔＩを求めることができる。

Ｓ８の後、再びＳ３に戻り、制御部３０は、第ｎ計測条件から第ｎ＋１計測条件に計測条件を切り替える。すなわち、第ｎ＋１計測条件が成立するように、インジェクタ４０および高圧ポンプ１１の制御を開始する。ここで、第ｎ計測条件と第ｎ＋１計測条件とは、ＣＲ目標圧力Ｐｃが等しく、ＩＮＪ開弁時間ＴＱが異なる。よって、制御部３０は、ＩＮＪ開弁時間ＴＱを切り替えるために、パルス幅の異なるＩＮＪ駆動信号ＴＷＶを出力する。

また、制御部３０は、ＩＮＪ開弁時間ＴＱの切り替えと同時に、補正値ΔＩにより補正された補正後指令値Ｉ’を高圧ポンプ１１に与える（図４参照）。補正後指令値Ｉ’ （ｍＡ）は、現時点の指令値Ｉに補正値ΔＩを加えたものであり、以下の式（５）により求められる。
Ｉ’＝Ｉ＋ΔＩ・・・式（５）

その後、制御部３０は、第ｎ＋１計測条件が成立するまで、高圧ポンプ１１をＰＩＤフィードバック制御する。すなわち、制御部３０は、計測条件の切り替え以降の高圧ポンプ１１に対する指令値として、１回目の指令値には補正後指令値Ｉ’を用い、２回目以降の指令値はＰＩＤフィードバック制御による指令値を用いている。

Ｓ４以降のステップについては、上述したものと同様である。すなわち、制御部３０は、Ｓ４でＣＲ圧がＣＲ目標圧力Ｐｃで安定したと判断した後、Ｓ５で第ｎ＋１計測条件による計測を行う。

（効果）
ここで、比較例を用いて本実施形態の有利な点を明らかにする。比較例の噴射量計測装置は、物理的な構成は本実施形態の流量計測装置１００と同様であるものの、上述したインジェクタ４０の噴射量計測における計測条件を切り替えたときの高圧ポンプ１１に対する制御が本実施形態とは異なる。図５では、比較例における計測条件の切り替え前後のＣＲ圧変化を破線で示し、本実施形態における計測条件の切り替え前後のＣＲ圧変化を実線で示している。

なお、ＣＲ圧が安定するためには、コモンレール１２からの排出量Ｑｉとコモンレール１２への供給量とが等しくなることが必要である。コモンレール１２からの排出量Ｑｉはインジェクタ４０のＯＵＴ流量に等しく、コモンレール１２への供給量は高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐに等しい。インジェクタ４０の噴射量の計測中は、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐをインジェクタ４０のＯＵＴ流量と等しく保つことによって、コモンレール１２の圧力が安定している

比較例の噴射量計測装置は、計測条件を切り替えたとき、高圧ポンプ１１に対して補正後指令値Ｉ’を与えず、ＰＩＤフィードバック制御のみを行う。上述したように、ＰＩＤフィードバック制御とは、ＣＲ圧センサ１３が検出した現在の圧力値と、ＣＲ目標圧力Ｐｃとの偏差を利用した制御であり、ＣＲ圧センサ２２の圧力値はインジェクタ４０の噴射直前に取り込まれる。このため、計測条件切り替え直後の指令値Ｉは、噴射時間ＴＱが切り替えられたインジェクタ４０の噴射直前に検出した圧力値に対応したものになる。計測条件の切り替え後にＣＲ圧が変化し、その変化が検出された後に、当該変化に対応して指令値Ｉが更新される。

したがって、比較例では、計測条件の切り替え直後、インジェクタ４０のＯＵＴ流量が変化する一方、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐは変わらないままである。このため、計測条件の切り替え直後では、インジェクタ４０のＯＵＴ流量と高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐとが異なる。よって、比較例では、図５に示すように、計測条件の切り替え直後にＣＲ圧が大きく変動する。また、大きく変動した圧力を再び安定させるために時間を要する。

一方、本実施形態では、計測条件の切り替えと同時に、補正後指令値Ｉ’を高圧ポンプ１１に与えている。補正後指令値Ｉ’は、計測開始前に得られた複数の計測条件に基づいて求まる補正値ΔＩによって補正された指令値であり、計測条件が切り替わったときのインジェクタ４０のＯＵＴ流量の予測変化量ΔＱと同量、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐを変化させる。よって、補正後指令値Ｉ’を与えられた高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐは、計測条件が切り替わったインジェクタ４０のＯＵＴ流量と同様に変化する。

したがって、本実施形態では、計測条件の切り替え直後においても、インジェクタ４０のＯＵＴ流量と、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐとが等しく保たれる。よって、本実施形態では、図５に示すように、計測条件の切り替え直後におけるＣＲ圧の変動が低減される。このため、計測条件切り替え後のＣＲ圧を速やかに安定させることができ、計測条件を連続的に切り替えるときの全体的な計測時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、補正値ΔＩを求めるための係数ＡおよびＣを、計測対象のインジェクタ４０を用いた実測により得ているため、高圧ポンプ１１の吐出量Ｑｐを、より実際のインジェクタ４０のＯＵＴ流量の変化と等しく変化させることが可能である。

また、本実施形態では、高圧ポンプ１１に対して補正後指令値Ｉ’を与えた後、ＰＩＤフィードバック制御による指令値を与えている。このような指令値の組み合わせを用いることによって、計測条件切り替え後のＣＲ圧を効率的に安定させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による噴射量計測装置は、物理的な構成は第１実施形態の流量計測装置１００と同様であるが、上述のＳ８における補正値ΔＩの求め方が異なる。具体的には、第２実施形態では、狙い噴射量Ｑｔｒｇおよび高圧ポンプ１１の性能曲線を利用して補正値ΔＩを演算する。なお、高圧ポンプ１１の性能曲線は、例えば、横軸をポンプ吐出量（ｍｍ³／ｓｔ）とし、縦軸を高圧ポンプ１１への指令値（ｍＡ）としたときのグラフとして表現されるものである。

第２実施形態における補正値ΔＩの演算方法について以下に説明する。
まず、制御部３０は、第ｎ計測条件から第ｎ＋１計測条件への条件切り替え時の予測変化量ΔＱ（ｍｍ³／ｓｔ）を求める。予測変化量ΔＱは、第ｎ計測条件の狙い噴射量Ｑｔｒｇ（ｎ）および第ｎ＋１計測条件の狙い噴射量Ｑｔｒｇ（ｎ＋１）に基づいて、以下の式により求められる。
ΔＱ＝Ｑｔｒｇ（ｎ＋１）−Ｑｔｒｇ（ｎ）・・・式（６）

次に、制御部３０は、高圧ポンプ１１の性能曲線に基づいて、予測変化量ΔＱと等しいポンプ吐出量の流量変化（ｍｍ³／ｓｔ）を生じさせるための指令値Ｉの変化量（ｍＡ）を補正値ΔＩとして求める。
以上によって、補正値ΔＩが求められる。

第２実施形態では、高圧ポンプ１１の代表特性である性能曲線を用いるため、第１実施形態で行った事前準備を必要としない点に利点がある。また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、計測条件切り替え後のＣＲ圧を速やかに安定させることができ、複数の計測条件による全体的な計測時間を短縮することができる。

（その他の実施形態）
（ア）他の実施形態では、高圧ポンプ１１に対して補正後指令値Ｉ’を与えるタイミングは、ＩＮＪ開弁時間ＴＱの切り替えと同時でなくてもよい。すなわち、特許請求の範囲に記載の「計測条件の切り替え時」とは、ＩＮＪ開弁時間ＴＱの切り替えと同時およびそれ以後を含むタイミングである。例えば、計測条件の切り替えによって、切り替え後の計測条件が成立するようにインジェクタ４０および高圧ポンプ１１の制御が開始されるが、当該制御の高圧ポンプ１１に対する１回目の指令値として補正後指令値Ｉ’が用いられればよい。これによって、従来のＰＩＤフィードバック制御のみを行う方法よりも効果を奏する。

（イ）他の実施形態では、複数の計測条件は、ＣＲ目標圧力Ｐｃが等しい計測条件の他に、ＣＲ目標圧力Ｐｃが異なる計測条件を含んでいてもよい。この場合、ＣＲ目標圧力Ｐｃが等しい計測条件間の切り替えにおいて補正後指令値Ｉ’を与えればよい。

（ウ）第１実施形態における補正値ΔＩの演算には、ＱｉｎｊおよびＱｌｅａｋを含むＯＵＴ流量を用いているが、本発明はこれに限られない。例えば、他の実施形態では、Ｑｌｅａｋを含めないＱｉｎｊのみをＯＵＴ流量として用いてもよい。これにより、リーク流路を備えないインジェクタの噴射量を計測することもできる。

（エ）上述の各実施形態では、調量部が電流制御される高圧ポンプ１１を用いた場合について説明しているが、本発明はこれに限られず、他の方法で調量部が制御される高圧ポンプを用いてもよい。この場合にも、調量部の制御方法に応じて、本発明における指令変化量および補正後指令値を求めることが可能である。

（オ）上述の各実施形態では、流量計測装置１００がインジェクタ４０の噴射量を計測する場合について説明しているが、本発明はこれに限られず、他の様々な流量の計測に適用可能である。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０・・・供給部
１１・・・高圧ポンプ（燃料ポンプ）
１２・・・コモンレール（蓄圧容器）
２０・・・計測部（計測手段）
３０・・・制御部（記憶手段、噴射弁制御手段、演算手段、ポンプ制御手段）
４０・・・インジェクタ（燃料噴射弁）
１００・・・噴射量計測装置

Claims (3)

1. 燃料噴射弁（４０）から噴射された燃料の流量を計測する流量計測装置（１００）であって、
   与えられる指令値（Ｉ）に応じて吐出する燃料の流量が調整される燃料ポンプ（１１）と、
   前記燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧保持し、前記燃料噴射弁に燃料を供給する蓄圧容器（１２）と、
   前記燃料噴射弁から噴射された燃料の流量を計測する計測手段（２０）と、
   前記蓄圧容器の圧力センサ（１３）が検出した現在の圧力値と目標圧力値との偏差に基づくＰＩＤフィードバック制御により前記燃料ポンプの吐出量を制御し、前記蓄圧容器内の圧力値が目標圧力値となるように指令値を演算する制御において、
   前記燃料噴射弁の噴射圧および開弁時間を含む計測条件であって、前記噴射圧は互いに等しく、かつ、前記開弁時間は互いに異なる複数の計測条件を記憶する記憶手段（３０）と、
   前記計測条件に基づいて、前記燃料噴射弁の開弁時間を制御する燃料噴射弁制御手段（３０）と、
   前記燃料ポンプが吐出する燃料に流量変化を生じさせるための前記燃料ポンプに対する指令値の指令変化量であって、前記計測条件が切り替わったときの噴射量の変化量の予測値である予測変化量（ΔＱ）に等しい流量変化を生じさせるための指令変化量（ΔＩ）を演算する演算手段（３０）と、
   前記計測条件の切り替え時、当該切り替えに対応する前記指令変化量により補正された補正後指令値（Ｉ'）を、前記燃料ポンプに与えるポンプ制御手段（３０）と、
   を備え、
   前記ポンプ制御手段は、所定の制御サイクルでデジタルフィードバック制御を行うものであり、前記計測条件が切り替わった後、前記燃料ポンプに対する１回目の制御サイクルにおける指令値として前記補正後指令値を与え、２回目以降の制御サイクルにおける指令値としてＰＩＤフィードバック制御による指令値を与えることを特徴とする流量計測装置。
2. 前記記憶手段は、前記燃料ポンプに対する指令値と前記燃料噴射弁の噴射量との関係を示す第１流量特性、および、前記燃料噴射弁の開弁時間と噴射量との関係を示す第２流量特性をさらに記憶しており、
   前記演算手段は、前記第１流量特性および前記第２流量特性に基づいて、前記指令変化量を演算することを特徴とする請求項１に記載の流量計測装置。
3. 前記計測条件は、前記燃料噴射弁の噴射圧と開弁時間との組み合わせに対応する狙い噴射量を含んでおり、
   前記記憶手段は、前記燃料ポンプに対する指令値と前記燃料ポンプの吐出量との関係を示す燃料ポンプ性能曲線をさらに記憶しており、
   前記演算手段は、前記狙い噴射量および前記燃料ポンプ性能曲線に基づいて、前記指令変化量を演算することを特徴とする請求項１に記載の噴射量計測装置。

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